Maxwell, James Clerk

James Clerk Maxwell
Angličtina  James Clerk Maxwell
Datum narození 13. června 1831( 1831-06-13 ) [1] [2] [3] […]
Místo narození Edinburgh , Skotsko
Datum úmrtí 5. listopadu 1879( 1879-11-05 ) [1] [2] [3] […] (ve věku 48 let)
Místo smrti Cambridge , Anglie
Země
Vědecká sféra fyzika , matematika , mechanika
Místo výkonu práce University of Aberdeen
Kings College (Londýn)
University of Cambridge
Alma mater Edinburgh University
Cambridge University
vědecký poradce William Hopkins
Studenti George Crystal
Richard Glazebrook
Arthur Schuster
Ambrose Fleming
John Henry Poynting
Známý jako autor pojmů posuvného proudu a Maxwellových rovnic, Maxwellovo rozdělení , Maxwellův démon
Ocenění a ceny Smithova cena (1854)
Adamsova cena (1857)
Rumfoordova medaile (1860)
Autogram
Logo wikicitátu Citace na Wikicitátu
Logo Wikisource Pracuje ve společnosti Wikisource
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

James Clerk Maxwell ( Eng.  James Clerk Maxwell ; 13. června 1831 , Edinburgh , Skotsko  – 5. listopadu 1879 , Cambridge , Anglie ) – britský ( skotský ) fyzik , matematik a mechanik . Člen Královské společnosti v Londýně ( 1861 ). Maxwell položil základy moderní klasické elektrodynamiky ( Maxwellovy rovnice ), zavedl do fyziky pojmy posuvný proud a elektromagnetické pole , ze své teorie získal řadu důsledků (předpověď elektromagnetických vln , elektromagnetická povaha světla , tlak světla a další) . Jeden ze zakladatelů kinetické teorie plynů (stanovil rozložení rychlosti molekul plynu ). Jako jeden z prvních zavedl do fyziky statistické reprezentace, ukázal statistickou povahu druhého termodynamického zákona („ Maxwellův démon “), získal řadu důležitých výsledků v molekulární fyzice a termodynamice ( Maxwellovy termodynamické vztahy, Maxwellovo pravidlo pro fázový přechod kapalina-plyn a další). Průkopník kvantitativní teorie barev; autor trikolorního principu barevné fotografie . Mezi další Maxwellovy práce patří studie z mechaniky ( fotoelasticita , Maxwellova věta v teorii pružnosti , práce v teorii stability pohybu , analýza stability Saturnových prstenců ), optika a matematika. Připravoval k publikaci rukopisy děl Henryho Cavendishe , věnoval velkou pozornost popularizaci vědy a navrhl řadu vědeckých nástrojů.

Přehled života a díla

Původ a mládí. První vědecká práce (1831-1847)

James Clerk Maxwell patřil ke staré skotské rodině Penicuik Clerks .  Jeho otec, John Clerk Maxwell, byl vlastníkem rodinného panství Middleby v Jižním Skotsku (Maxwellovo druhé příjmení odráží tuto skutečnost). Vystudoval University of Edinburgh a byl členem advokátní komory, ale neměl v lásce jurisprudence , ve volném čase měl rád vědu a techniku ​​(dokonce publikoval několik článků aplikovaného charakteru) a pravidelně se účastnil zasedání Edinburghu . Královská společnost jako divák . V roce 1826 se oženil s Frances Cay , dcerou soudce Admirality Court, která mu o pět let později porodila syna [4] .

Krátce po narození syna se rodina přestěhovala z Edinburghu na své opuštěné panství Middleby, kde byl postaven nový dům, nazvaný Glenlair ( Glenlair , tedy „dupátko v úzké prohlubni“). Zde strávil James Clerk Maxwell své dětství, zastíněné předčasnou smrtí své matky na rakovinu . Život v přírodě ho učinil otužilým a zvědavým. Od raného dětství projevoval zájem o svět kolem sebe, byl obklopen různými „vědeckými hračkami“ (například „kouzelný disk“  – předchůdce kinematografie [5] , model nebeské sféry , „ďábel“ top atd.), hodně se naučil z komunikace se svým otcem, měl rád poezii a dělal své první vlastní básnické experimenty. Teprve v deseti letech měl speciálně najatého domácího učitele, ale takové školení se ukázalo jako neúčinné a v listopadu 1841 se Maxwell přestěhoval k tetě Isabelle, otcově sestře, do Edinburghu. Zde nastoupil na novou školu - tzv. Edinburskou akademii , která kladla důraz na klasické vzdělání - studium latiny , řečtiny a angličtiny , římské literatury a Písma svatého [6] .

Studium Maxwella zprvu nelákalo, ale postupně do něj pocítil chuť a stal se nejlepším studentem ve třídě. V této době se začal zajímat o geometrii , vyrobil mnohostěny z lepenky . Jeho chápání krásy geometrických obrazů vzrostlo po přednášce umělce Davida Ramsay Haye o etruském umění . Úvahy na toto téma vedly Maxwella k vynalezení metody pro kreslení oválů . Tato metoda, která se datuje od práce René Descartese , spočívala v použití trikových špendlíků, nití a tužky, což umožnilo konstrukci kruhů (jeden trik), elips (dva triky) a složitějších oválných tvarů (více triků ). Tyto výsledky oznámil profesor James Forbes na zasedání Královské společnosti v Edinburghu a následně je zveřejnil ve svém sborníku. Během studií na akademii se Maxwell úzce spřátelil se spolužákem Lewisem Campbellem , pozdějším slavným  klasickým filologem a Maxwellovým životopiscem, a budoucím slavným matematikem Peterem Guthrie Tatem , který studoval o třídu mladší [7] .

Edinburská univerzita. Fotoelasticita (1847–1850)

V 1847, termín studia na akademii skončil, a v listopadu Maxwell vstoupil na University of Edinburgh , kde navštěvoval přednášky fyzika Forbese, matematika Philipa Kellanda , filozofa Williama Hamiltona ; studoval četné práce z matematiky, fyziky, filozofie, dělal pokusy z optiky, chemie, magnetismu. Během studia Maxwell připravil článek o valivých křivkách, ale zaměřil se na studium mechanických vlastností materiálů pomocí polarizovaného světla . Nápad na tuto studii se datuje od jeho seznámení na jaře 1847 se slavným skotským fyzikem Williamem Nicolem , který mu daroval dva polarizační přístroje vlastní konstrukce ( Nicolovy hranoly ). Maxwell si uvědomil, že polarizované záření lze použít k určení vnitřních napětí zatížených pevných látek. Z želatiny vyráběl modely těles různých tvarů a jejich deformací pozoroval v polarizovaném světle barevné obrazce odpovídající křivkám směrů stlačení a tahu. Srovnáním výsledků svých experimentů s teoretickými výpočty Maxwell ověřil mnoho starých a odvodil nové zákony teorie pružnosti , včetně těch případů, které bylo příliš obtížné vypočítat. Celkem vyřešil 14 problémů o napětí uvnitř dutých válců, tyčí, kruhových kotoučů, dutých koulí, plochých trojúhelníků, čímž významně přispěl k rozvoji metody fotoelasticity . Tyto výsledky byly také velmi zajímavé pro stavební mechaniku . Maxwell o nich informoval v roce 1850 na jednom ze setkání Edinburské královské společnosti, což bylo důkazem prvního vážného uznání jeho práce [8] [9] .

Cambridge (1850–1856)

Vysokoškolská studia

V roce 1850, navzdory otcově touze udržet si syna blízko sebe, bylo rozhodnuto, že Maxwell půjde na University of Cambridge (všichni jeho přátelé již opustili Skotsko za prestižnějším vzděláním). Na podzim dorazil do Cambridge , kde nastoupil na nejlevnější kolej Peterhouse , kde získal pokoj v budově samotné koleje. Nebyl však spokojen s učebním plánem Peterhouse a prakticky neexistovala šance, že by po promoci zůstal na vysoké škole. Mnoho z jeho příbuzných a známých, včetně profesorů Jamese Forbese a Williama Thomsona (budoucího lorda Kelvina), mu radilo, aby vstoupil na Trinity College ; studovali zde i někteří jeho skotští přátelé. Nakonec, po prvním semestru v Peterhouse, James přesvědčil svého otce o nutnosti přestoupit do Trinity [10] .

V roce 1852 se Maxwell stal vysokoškolským studentem a dostal pokoj přímo ve své budově. V té době dělal málo vědecké práce, ale hodně četl, navštěvoval přednášky George Stokese a semináře Williama Hopkinse , který ho připravoval na zkoušky, našel nová přátelství, psal poezii pro zábavu (mnoho z nich následně vydalo nakladatelství Lewis Campbell). Maxwell se aktivně účastnil intelektuálního života univerzity. Byl zvolen do „klubu apoštolů“, sdružujícího dvanáct lidí s nejoriginálnějšími a nejhlubšími myšlenkami; Tam přednášel na různá témata. Komunikace s novými lidmi mu umožnila kompenzovat ostych a zdrženlivost, kterou si za léta klidného života ve své domovině vytvořil [11] [12] . Jamesův denní režim se také mnohým zdál neobvyklý: od sedmi ráno do pěti večer pracoval, pak šel spát, v půl jedenácté vstal a začal číst, od dvou do půl čtvrté ráno běžel chodby ubytovny jako nálož, po které zase spal, už do časného rána [13] .

V této době se konečně zformovaly jeho filozofické a náboženské názory. Ten se vyznačoval značným eklekticismem, který sahá až do jeho dětských let, kdy navštěvoval jak presbyteriánský kostel svého otce, tak biskupský kostel tety Isabelly . V Cambridge se Maxwell stal stoupencem teorie křesťanského socialismu , kterou rozvinul bohoslovec Frederick Denison Maurice , ideolog „širé církve“ ( široká církev ) a jeden ze zakladatelů Working Men's College . Vzhledem k tomu, že vzdělání a kulturní rozvoj jsou hlavní cestou ke zlepšení společnosti, James se účastnil práce této instituce a po večerech tam četl populární přednášky. Navzdory své bezpodmínečné víře v Boha přitom nebyl příliš věřící, opakovaně dostával varování za chybějící bohoslužby [11] . V dopise svému příteli Lewis Campbell, který se rozhodl věnovat se teologické kariéře, Maxwell seřadil vědy takto:

V každé oblasti znalostí je pokrok úměrný množství faktů, na kterých je postaven, a souvisí tedy s možností získat objektivní data. V matematice je to snadné. <...> Chemie je daleko před všemi přírodními vědami; všechny jsou před medicínou, medicína předbíhá metafyziku, právo a etiku; a všichni jsou před teologií. …Věřím, že světštější a materiální vědy nelze v žádném případě opovrhovat ve srovnání s vznešeným studiem mysli a ducha. [čtrnáct]

V dalším dopise formuloval princip své vědecké práce a života vůbec takto:

Zde je můj velký plán, který byl koncipován již dlouhou dobu a který nyní umírá, pak se vrací k životu a postupně se stává stále dotěrnějším... Hlavním pravidlem tohoto plánu je tvrdošíjně nenechat nic neprozkoumaného. Nic by nemělo být „svatá půda“, posvátná neotřesitelná pravda, pozitivní nebo negativní. [patnáct]

V lednu 1854 Maxwell složil závěrečnou tříúrovňovou zkoušku z matematiky ( Mathematical Tripos ) a na druhém místě v seznamu studentů ( Second Wrangler ) získal bakalářský titul. V dalším testu - písemné matematické studii pro tradiční Smithovu cenu - vyřešil problém navržený Stokesem a týkající se důkazu věty, který se nyní nazývá Stokesův teorém . Podle výsledků tohoto testu se o cenu podělil se svým spolužákem Edwardem Rausem [16] .

Teorie barev

Po složení zkoušky se Maxwell rozhodl zůstat v Cambridge, aby se připravil na profesuru. Učil studenty, dělal zkoušky na Cheltenham College, našel nová přátelství, pokračoval ve spolupráci s Workers' College, na návrh redaktora Macmillana začal psát knihu o optice (nebyla nikdy dokončena) a ve volném čase navštívil svého otce v Glenlaru, jehož zdraví se drasticky zhoršilo. V téže době se datuje vtipná experimentální studie o „catrollingu“, která se stala součástí cambridgeského folklóru: jejím cílem bylo určit minimální výšku, ze které kočka padá na všechny čtyři [17] .

Nicméně, Maxwellův hlavní vědecký zájem v tomto okamžiku byla práce na teorii barev . Pochází z díla Isaaca Newtona , který se držel myšlenky 7 základních barev . Maxwell působil jako pokračovatel teorie Thomase Younga , který předložil myšlenku tří základních barev a spojil je s fyziologickými procesy v lidském těle. Důležité informace obsahovaly výpovědi pacientů s barvoslepostí neboli barvoslepostí. V experimentech s mícháním barev, do značné míry nezávisle opakujících experimenty Hermanna Helmholtze , použil Maxwell „barevný vršek“, jehož disk byl rozdělen na sektory natřené různými barvami, a také „barevný box“, optický systém vyvinutý společností ten umožnil míchání referenčních barev. Podobná zařízení se používala již dříve, ale teprve Maxwell s jejich pomocí začal získávat kvantitativní výsledky a poměrně přesně předpovídat výsledné barvy v důsledku míchání. Ukázal tedy, že smícháním modré a žluté barvy nevzniká zelená, jak se často věří, ale narůžovělý odstín. Maxwellovy experimenty ukázaly, že bílou nelze získat smícháním modré, červené a žluté, jak věřili David Brewster a někteří další vědci, a primárními barvami jsou červená, zelená a modrá [18] [19] . Pro grafické znázornění barev použil Maxwell po Jungovi trojúhelník, tečky uvnitř označují výsledek míchání primárních barev umístěných ve vrcholech obrázku [20] .

První práce o elektřině

První vážný zájem Maxwella o problém elektřiny patří k létům práce v Cambridge . Krátce po složení zkoušky se v únoru 1854 obrátil na Williama Thomsona s žádostí o doporučení literatury na toto téma a pořadí její četby [21] . V době, kdy Maxwell začal studovat elektřinu a magnetismus , existovaly dva pohledy na povahu elektrických a magnetických efektů. Většina kontinentálních vědců, takový jako André Marie Ampère , Franz Neumann , a Wilhelm Weber , se držel představy o akci dlouhého dosahu , prohlížet si elektromagnetické síly jak analogický ke gravitační přitažlivosti mezi dvěma masami, které se ovlivňují okamžitě u vzdálenosti. Elektrodynamika vyvinutá těmito fyziky byla vyspělou a pečlivou vědou [22] . Na druhé straně Michael Faraday , objevitel fenoménu elektromagnetické indukce , předložil myšlenku siločar, které spojují kladné a záporné elektrické náboje nebo severní a jižní pól magnetu. Podle Faradaye siločáry vyplňují celý okolní prostor, vytvářejí pole a určují elektrické a magnetické interakce. Maxwell nemohl přijmout koncept jednání na dálku, odporovalo to jeho fyzické intuici [23] , takže brzy přešel do Faradayovy pozice:

Když pozorujeme, že jedno těleso působí na druhé na dálku, pak předtím, než přijmeme, že toto působení je přímé a bezprostřední, obvykle zkoumáme, zda mezi tělesy existuje nějaké hmotné spojení... Komu nejsou vlastnosti vzduchu známé, přenos síly přes toto neviditelné médium se bude zdát stejně nepochopitelný jako jakýkoli jiný příklad působení na dálku... Na tyto [silo] čáry bychom se neměli dívat jako na čistě matematické abstrakce. To jsou směry, ve kterých je médium pod napětím, podobně jako napnutí lana ... [24]

Maxwell stál před otázkou sestavení matematické teorie, která by zahrnovala jak Faradayovy myšlenky, tak správné výsledky získané zastánci akce na velké vzdálenosti. Maxwell se rozhodl použít analogickou metodu úspěšně aplikovanou Williamem Thomsonem, který si již v roce 1842 všiml analogie mezi elektrickou interakcí a procesy přenosu tepla v pevném tělese. To mu umožnilo aplikovat na elektřinu výsledky získané pro teplo a dát první matematické zdůvodnění procesů přenosu elektrického působení určitým médiem. V roce 1846 Thomson studoval analogii mezi elektřinou a elasticitou [25] . Maxwell použil jinou analogii: vyvinul hydrodynamický model siločar, přirovnal je k trubicím s ideální nestlačitelnou tekutinou ( magnetické a elektrické indukční vektory jsou podobné vektoru rychlosti tekutiny) a poprvé vyjádřil Faradayovy zákony. obrázek pole v matematickém jazyce (diferenciální rovnice) [26] [27 ] . V obrazném vyjádření Roberta Millikana Maxwell „oblékl plebejské nahé tělo Faradayových myšlenek do aristokratických šatů matematiky“ [28] . Tehdy se mu však nepodařilo odhalit souvislost mezi klidovými náboji a „pohyblivou elektřinou“ ( proudy ), jejichž absence byla zřejmě jednou z hlavních motivací jeho práce [29] .

V září 1855 se Maxwell zúčastnil kongresu Britské vědecké asociace v Glasgow , cestou se zastavil navštívit svého nemocného otce a po návratu do Cambridge úspěšně složil zkoušku pro právo stát se členem vysokoškolské rady (to znamenalo , že slib celibátu ). V novém semestru začal Maxwell přednášet hydrostatiku a optiku. V zimě roku 1856 se vrátil do Skotska, vzal svého otce do Edinburghu a v únoru se vrátil do Anglie. V této době se dozvěděl o volném místě profesora přírodní filozofie na Marischal College (Marishal College ) v Aberdeenu a rozhodl se pokusit se získat tuto pozici v naději, že bude blíže svému otci a v Cambridge nevidí jasné vyhlídky. V březnu Maxwell vzal svého otce zpět do Glenlare, kde se zdálo, že se mu daří lépe, ale 2. dubna jeho otec zemřel. Na konci dubna byl Maxwell jmenován profesorem v Aberdeenu a po létě stráveném na rodinném statku dorazil v říjnu na nové působiště [30] .

Aberdeen (1856–1860)

Učitelská práce. Manželství

Od prvních dnů svého pobytu v Aberdeenu začal Maxwell zakládat výuku na katedře přírodní filozofie, která byla v opuštěném stavu. Hledal správné výukové metody, snažil se studenty přivykat vědecké práci, ale příliš se mu to nedařilo [31] . Jeho přednášky, ochucené humorem a slovními hříčkami, se často zabývaly tak složitými problémy, že to mnohé vyděsilo [32] . Od dříve přijímaného modelu se lišily menším důrazem na oblíbenost prezentace a šíři témat, skromnějším počtem ukázek a větší pozorností věnovanou matematické stránce věci [33] . Maxwell byl navíc jedním z prvních, kdo zapojil studenty do praktických hodin, a také organizoval další hodiny pro studenty posledního ročníku mimo standardní kurz [34] . Jak vzpomínal astronom David Gill , jeden z jeho studentů z Aberdeenu,

... Maxwell nebyl dobrý učitel; jen čtyři nebo pět z nás, a bylo nám sedmdesát nebo osmdesát, jsme se od něj hodně naučili. Zůstali jsme u něj pár hodin po přednáškách, dokud nepřišla jeho hrozná žena a neodtáhla ho v 15:00 na chudou večeři. Sám o sobě byl to nejpříjemnější a nejmilejší stvoření - často usnul a najednou se probudil - pak mluvil o tom, co ho napadlo. [35]

V Aberdeenu došlo v Maxwellově osobním životě k vážným změnám: v únoru 1858 se zasnoubil s Catherine Mary Dewar, nejmladší dcerou ředitele ( ředitele ) Marischal College Daniela Dewara , profesora církevních dějin, a v červnu se konala svatba. místo. Bezprostředně po svatbě byl Maxwell vyloučen z představenstva Trinity College, protože porušil slib celibátu [36] . Současně byly konečně posíleny Maxwellovy filozofické názory na vědu, vyjádřené v jednom z jeho přátelských dopisů:

Pokud jde o materiální vědy, zdá se mi, že jsou přímou cestou k jakékoli vědecké pravdě týkající se metafyziky, vlastních myšlenek nebo společnosti. Souhrn znalostí, které v těchto předmětech existují, odvozuje velkou část své hodnoty z myšlenek získaných pomocí analogií s materiálovými vědami, a zbytek, i když je pro lidstvo důležitý, není vědecký, ale aforistický. Hlavní filozofická hodnota fyziky spočívá v tom, že dává mozku něco, na co se může rozhodně spolehnout. Pokud se někde mýlíte, sama příroda vám o tom okamžitě řekne. [37]

Stabilita Saturnových prstenců

Pokud jde o vědeckou práci v Aberdeenu, Maxwell se nejprve zabýval návrhem „dynamického vrcholu“, který byl vytvořen na jeho objednávku a demonstroval některé aspekty teorie rotace tuhých těles . V roce 1857 vyšel v časopise Proceedings of the Cambridge Philosophical Society jeho článek „ O Faradayových liniích síly “ , obsahující výsledky výzkumu elektřiny v několika předchozích letech. V březnu jej Maxwell rozeslal předním britským fyzikům, včetně samotného Faradaye, s nímž začala přátelská korespondence [38] . Dalším předmětem, kterým se v této době zabýval, byla geometrická optika . V článku "O obecných zákonech optických přístrojů" ( O obecných zákonech optických přístrojů ) byly rozebrány podmínky, které musí mít dokonalé optické zařízení . Následně se Maxwell opakovaně vracel k tématu lomu světla ve složitých systémech a své výsledky aplikoval na provoz konkrétních zařízení [39] .

Mnohem více však Maxwellovu pozornost v té době přitahovala studie o povaze Saturnových prstenců , navržená v roce 1855 Cambridgeskou univerzitou pro Adamsovu cenu (práce měla být dokončena za dva roky). Prstence objevil Galileo Galilei na počátku 17. století a po dlouhou dobu zůstávaly záhadou přírody: planeta jako by byla obklopena třemi souvislými soustřednými prstenci, skládajícími se z látky neznámé povahy (třetí prstenec byl objevil krátce před tím George Bond ). William Herschel je považoval za pevné pevné předměty. Pierre Simon Laplace tvrdil, že pevné prstence musí být nehomogenní, velmi úzké a musí se nutně otáčet. Po provedení matematické analýzy různých variant struktury prstenců byl Maxwell přesvědčen, že nemohou být pevné ani kapalné (v druhém případě by se prstenec rychle zhroutil a rozpadl na kapky). Došel k závěru, že taková struktura může být stabilní pouze tehdy, pokud se skládá z roje nepříbuzných meteoritů . Stabilita prstenců je zajištěna jejich přitažlivostí k Saturnu a vzájemným pohybem planety a meteoritů. Pomocí Fourierovy analýzy Maxwell studoval šíření vln v takovém prstenci a ukázal, že za určitých podmínek se meteority navzájem nesrážejí. Pro případ dvou prstenců určil, v jakých poměrech jejich poloměrů nastává stav nestability. Za tuto práci obdržel Maxwell v roce 1857 Adamsovu cenu, ale pokračoval v práci na tomto tématu, což vyústilo v publikaci v roce 1859 pojednání o stabilitě pohybu Saturnových prstenců . Tato práce byla okamžitě uznána ve vědeckých kruzích. Astronom Royal George Airy to prohlásil za nejskvělejší aplikaci matematiky do fyziky, jakou kdy viděl. [40] [41] Později se Maxwell pod vlivem metod kinetické teorie plynů pokusil vyvinout kinetickou teorii prstenců, ale v tomto úsilí neuspěl. Tento problém se ukázal být mnohem obtížnější než v případě plynů, a to kvůli nepružnosti srážek meteoritů a výrazné anizotropii rozložení jejich rychlostí [42] . V roce 1895 James Keeler a Aristarkh Belopolsky změřili Dopplerův posun různých částí Saturnových prstenců a zjistili, že vnitřní části se pohybují rychleji než vnější. To bylo potvrzením Maxwellova závěru, že prstence se skládají z mnoha malých těles , která se řídí Keplerovy zákony [43] . Maxwellova práce o stabilitě Saturnových prstenců je považována za „první práci na teorii kolektivních procesů prováděných na současné úrovni“ [44] .

Kinetická teorie plynů. Maxwellova distribuce

Maxwellovým dalším hlavním vědeckým zaměstnáním v té době byla kinetická teorie plynů , založená na pojetí tepla jako druhu pohybu plynných částic (atomů nebo molekul). Maxwell se choval jako pokračovatel myšlenek Rudolfa Clausiuse , který zavedl pojmy střední volná dráha a střední molekulární rychlost (předpokládalo se, že v rovnovážném stavu mají všechny molekuly stejnou rychlost). Clausius také zavedl prvky teorie pravděpodobnosti do kinetické teorie [45] . Maxwell se rozhodl začít s tímto tématem poté, co si přečetl práci německého vědce v únorovém vydání Philosophical Magazine z roku 1859 , jehož cílem bylo zpočátku vyvrátit názory Clausia, ale pak je uznal za hodné pozornosti a rozvoje. Již v září 1859 vystoupil Maxwell na zasedání Britské asociace v Aberdeenu se zprávou o své práci. Výsledky obsažené ve zprávě byly publikovány v článku „Explanations to the dynamical theory of gases“ ( Illustrations of the Dynamical Theory of Gases ), publikovaném ve třech částech v lednu a červenci 1860 . Maxwell vycházel z myšlenky plynu jako souboru dokonale elastických kuliček, které se náhodně pohybují v uzavřeném prostoru a vzájemně na sebe narážejí. Molekulové kuličky lze rozdělit do skupin podle jejich rychlostí, přičemž ve stacionárním stavu zůstává počet molekul v každé skupině konstantní, i když mohou po srážkách měnit rychlost. Z takové úvahy vyplynulo, že v rovnováze částice nemají stejnou rychlost, ale jsou rozděleny podle rychlostí podle Gaussovy křivky ( Maxwellovo rozdělení ). Maxwell pomocí výsledné distribuční funkce vypočítal řadu veličin, které hrají důležitou roli v transportních jevech: počet částic v určitém rozsahu rychlostí, průměrnou rychlost a průměrnou druhou mocninu rychlosti. Celková distribuční funkce byla vypočtena jako součin distribučních funkcí pro každou ze souřadnic. To implikovalo jejich nezávislost, což se mnohým tehdy zdálo nezřejmé a vyžadovalo to důkaz (byl podán později). [46] [47] [48]

Dále Maxwell zpřesnil číselný koeficient ve výrazu pro střední volnou dráhu a také dokázal rovnost průměrných kinetických energií v rovnovážné směsi dvou plynů. Zvážením problému vnitřního tření ( viskozita ) byl Maxwell schopen poprvé odhadnout hodnotu střední dráhy a odvodit správný řád. Dalším důsledkem teorie byl zdánlivě paradoxní závěr, že koeficient vnitřního tření plynu je nezávislý na jeho hustotě, což bylo následně potvrzeno experimentálně. Navíc vysvětlení Avogadrova zákona vycházelo přímo z teorie . V práci z roku 1860 tak Maxwell vlastně postavil první statistický model mikroprocesů v historii fyziky, který vytvořil základ pro rozvoj statistické mechaniky . [46]

V druhé části článku se Maxwell kromě vnitřního tření zabýval i dalšími přenosovými procesy ze stejných pozic - difúzí a vedením tepla . Ve třetí části se obrátil k otázce rotačního pohybu srážejících se částic a poprvé získal zákon ekvipartice kinetické energie v translačních a rotačních stupních volnosti. Vědec informoval o výsledcích aplikace své teorie na jevy přenosu na příštím kongresu Britské asociace v Oxfordu v červnu 1860. [49]

Ztráta pozice

Maxwell byl docela spokojený se svou prací, která vyžadovala jeho přítomnost pouze od října do dubna; zbytek času strávil v Glenlaru. Na kolegiu se mu líbila atmosféra svobody, absence strnulých povinností, i když se jako jeden ze čtyř regentů ( regent ) musel občas účastnit jednání kolegia senátu [50] . Kromě toho jednou týdně na tzv. Aberdeen School of Science ( Aberdeen School of Science ) pořádal placené praktické přednášky pro řemeslníky a mechaniky, kteří stále, stejně jako v Cambridge, měli zájem o školení pracovníků [51] . Maxwellova pozice se změnila na konci roku 1859, kdy bylo přijato usnesení o sjednocení dvou aberdeenských vysokých škol - Marischal College a King's College - v rámci University of Aberdeen . V tomto ohledu byla od září 1860 zrušena pozice profesora, obsazená Maxwellem (kombinovanou katedru dostal vlivný profesor King's College David Thomson). Pokus vyhrát konkurz na místo profesora přírodní filozofie na Edinburské univerzitě, uvolněné po Forbesově odchodu, selhal: místo zaujal jeho starý přítel Peter Tat. Počátkem léta 1860 obdržel Maxwell pozvání na místo profesora přírodní filozofie na King's College London [52] [53] .

Londýn (1860–1865)

Různé povinnosti

Léto a začátek podzimu roku 1860, než se přestěhoval do Londýna , strávil Maxwell ve svém rodném panství Glenlar, kde vážně onemocněl neštovicemi a uzdravil se jen díky péči své manželky. Práce na King's College, kde byl kladen důraz na experimentální vědu (byly zde jedny z nejlépe vybavených fyzikálních laboratoří) a kde studovalo velké množství studentů, mu nechávala málo volného času [54] . Podařilo se mu však provádět domácí pokusy s mýdlovými bublinami a barevným boxem, pokusy na měření viskozity plynů. V roce 1861 se Maxwell stal členem normalizačního výboru, jehož úkolem bylo určovat základní elektrické jednotky. Jako materiál pro etalon elektrického odporu byla vzata slitina platiny a stříbra . Výsledky pečlivých měření byly publikovány v roce 1863 a staly se základem pro doporučení Mezinárodního kongresu elektrikářů (1881) jako základních jednotek ohm , ampér a volt [55] [56] . Maxwell také pokračoval ve studiu teorie pružnosti a výpočtů konstrukcí, uvažoval o napětí v příhradových konstrukcích pomocí grafostatiky (Maxwellova věta), analyzoval podmínky rovnováhy pro kulové skořepiny a vyvinul metody pro konstrukci diagramů vnitřních napětí v tělesech. Za tato díla, která mají velký praktický význam, mu byla udělena Keithova cena ( Keith Medal ) Královské společnosti v Edinburghu [57] .

První barevná fotografie

V červnu 1860 na schůzi Britské asociace v Oxfordu podal Maxwell zprávu o svých výsledcích v oblasti teorie barev a podpořil je experimentálními demonstracemi pomocí barevného boxu. Později téhož roku mu Královská společnost v Londýně udělila Rumfoordovu medaili za výzkum v oblasti míchání barev a optiky . 17. května 1861 na přednášce v Royal Institution ( Royal Institution ) na téma „O teorii tří primárních barev“ předložil Maxwell další přesvědčivý důkaz správnosti své teorie – první barevnou fotografii na světě, ideu z nichž v něm vznikl již v roce 1855 [59] . Společně s fotografem Thomasem Suttonem byly získány tři negativy barevné pásky na skle potažené fotografickou emulzí ( kolodiem ) .  Negativy byly odebrány přes zelený, červený a modrý filtr (roztoky solí různých kovů). Osvětlením negativů přes stejné filtry bylo možné získat barevný obraz. Jak téměř o sto let později ukázali zaměstnanci firmy Kodak , kteří obnovili podmínky Maxwellova experimentu, dostupné fotografické materiály neumožňovaly předvést barevnou fotografii a zejména získat červené a zelené snímky. Šťastnou shodou okolností vznikl obraz získaný Maxwellem jako výsledek smíchání zcela odlišných barev - vln v modrém rozsahu a blízko ultrafialového. Přesto Maxwellův experiment obsahoval správný princip pro získání barevné fotografie, který byl použit o mnoho let později, kdy byla objevena světlocitlivá barviva [60] .

zkreslení proudu. Maxwellovy rovnice

Ovlivněn myšlenkami Faradaye a Thomsona dospěl Maxwell k závěru, že magnetismus má vírovou povahu, zatímco elektrický proud  má povahu translační. Pro vizuální popis elektromagnetických efektů vytvořil nový, čistě mechanický model, podle kterého rotující „molekulární víry“ produkují magnetické pole, zatímco nejmenší převodová „volnoběžná kola“ zajišťují rotaci vírů jedním směrem. Translační pohyb těchto převodových kol ("částice elektřiny", v Maxwellově terminologii) zajišťuje vznik elektrického proudu. V tomto případě se magnetické pole nasměrované podél osy rotace vírů ukazuje jako kolmé ke směru proudu, což bylo vyjádřeno v „Gimletově pravidle“ zdůvodněném Maxwellem . V rámci tohoto mechanického modelu bylo možné nejen poskytnout adekvátní vizuální znázornění fenoménu elektromagnetické indukce a vírové povahy pole generovaného proudem, ale také zavést efekt symetrický k Faradayovu: změny v elektrickém poli (tzv. posuvný proud , vytvořený posunem převodových kol nebo vázaných molekulárních nábojů při působení pole) by měl vést ke vzniku magnetického pole [61] [62] . Posuvný proud přímo vedl k rovnici kontinuity pro elektrický náboj, tedy ke konceptu otevřených proudů (dříve byly všechny proudy považovány za uzavřené) [63] . Úvahy o symetrii rovnic v tom zřejmě nehrály žádnou roli [64] . Slavný fyzik J. J. Thomson nazval objev posunového proudu „největším Maxwellovým přínosem pro fyziku“ . Tyto výsledky byly prezentovány v článku O fyzikálních liniích síly , publikovaném v několika částech v letech 1861-1862 [62] .

Ve stejném článku si Maxwell, obraceje se k úvahám o šíření poruch ve svém modelu, všiml podobnosti vlastností svého vírového prostředí a Fresnelova světélkujícího éteru . To se projevilo v praktické koincidenci rychlosti šíření poruch (poměr elektromagnetických a elektrostatických jednotek elektřiny, definovaných Weberem a Rudolfem Kohlrauschem ) a rychlosti světla , měřené Hippolytem Fizeauem [65] . Maxwell tak učinil rozhodující krok ke konstrukci elektromagnetické teorie světla:

Těžko můžeme odmítnout závěr, že světlo se skládá z příčných vibrací téhož média, které je příčinou elektrických a magnetických jevů. [66]

Toto médium (éter) a jeho vlastnosti však Maxwella primárně nezajímaly, i když určitě sdílel myšlenku elektromagnetismu jako výsledku aplikace zákonů mechaniky na éter. Jak při této příležitosti poznamenal Henri Poincare , „Maxwell nepodává mechanické vysvětlení elektřiny a magnetismu; omezuje se na dokazování možnosti takového vysvětlení . [67]

V roce 1864 vyšel Maxwellův další článek Dynamická teorie elektromagnetického pole , ve kterém byla podána podrobnější formulace jeho teorie (zde se poprvé objevil samotný termín „ elektromagnetické pole “). Zároveň zavrhl hrubý mechanický model (takové reprezentace byly podle vědce zavedeny výhradně „jako ilustrativní, a nikoli jako vysvětlující“ [68] ), takže zůstala čistě matematická formulace rovnic pole (Maxwellovy rovnice ) . , který byl poprvé interpretován jako fyzikálně reálný systém s určitou energií [69] . Zřejmě to souvisí s prvním uvědoměním si reality opožděné interakce nábojů (a zpožděné interakce obecně), o níž hovořil Maxwell [70] . Ve stejné práci ve skutečnosti předložil hypotézu o existenci elektromagnetických vln , ačkoli po Faradayovi psal pouze o magnetických vlnách (elektromagnetické vlny v plném smyslu slova se objevily v článku z roku 1868 ). Rychlost těchto příčných vln se podle jeho rovnic rovná rychlosti světla, a tak nakonec vznikla myšlenka elektromagnetické povahy světla [71] . Navíc ve stejné práci Maxwell aplikoval svou teorii na problém šíření světla v krystalech , jejichž dielektrická nebo magnetická permeabilita závisí na směru, a v kovech , čímž získal vlnovou rovnici zohledňující vodivost materiálu [72] .

Experimenty v molekulární fyzice

Souběžně se studiem elektromagnetismu Maxwell připravil několik experimentů v Londýně, aby otestoval své výsledky v kinetické teorii. Zkonstruoval speciální přístroj na stanovení viskozity vzduchu a s jeho pomocí se přesvědčil o platnosti závěru, že součinitel vnitřního tření je nezávislý na hustotě (tyto pokusy prováděl společně se svou manželkou). Následně lord Rayleigh napsal, že „v celém oboru vědy neexistuje krásnější nebo významnější objev než neměnnost viskozity plynu při všech hustotách “ . Po roce 1862 , kdy Clausius kritizoval řadu ustanovení Maxwellovy teorie (zejména s ohledem na otázky vedení tepla), souhlasil s těmito poznámkami a začal výsledky korigovat. Brzy však došel k závěru, že metoda střední volné dráhy je pro uvažování transportních procesů nevhodná (naznačovala to nemožnost vysvětlit teplotní závislost viskozity). [73] [74]

Glenlar (1865–1871)

Panský život

V roce 1865 se Maxwell rozhodl opustit Londýn a vrátit se do svého rodného panství. Důvodem byla touha věnovat se více vědecké práci a také pedagogické neúspěchy: nedokázal udržet disciplínu ve svých extrémně obtížných přednáškách. Krátce po přestěhování do Glenlare vážně onemocněl erysipelem hlavy v důsledku zranění, které utrpěl na jedné z jízd na koni. Po svém zotavení se Maxwell aktivně pustil do ekonomických záležitostí, přestavoval a rozšiřoval svůj majetek. Pravidelně navštěvoval Londýn a také Cambridge, kde se účastnil zkoušek. Pod jeho vlivem se do zkušební praxe začaly zavádět aplikované otázky a úkoly [75] . V roce 1869 tedy navrhl ke zkoušce studii, která byla první teorií disperze , založenou na interakci dopadající vlny s molekulami, které mají určitou vlastní frekvenci. Závislost indexu lomu na frekvenci získané v tomto modelu nezávisle odvodil o tři roky později Werner von Sellmeier . Maxwell-Sellmeierova disperzní teorie našla potvrzení na konci 19. století v experimentech Heinricha Rubense [76] .

Na jaře roku 1867 se Maxwell, spolu se svou často nemocnou manželkou, strávil na radu lékaře v Itálii , seznámil se s památkami Říma a Florencie , setkal se s profesorem Carlem Matteuccim , procvičoval jazyky (uměl řecky, latina, italština, francouzština a němčina). Přes Německo, Francii a Holandsko se vrátili do vlasti [75] . V roce 1870 Maxwell promluvil jako prezident sekce matematiky a fyziky na setkání Britské asociace v Liverpoolu [77] .

Teorie přenosových procesů. "Maxwellův démon"

Maxwell se nadále zabýval otázkami kinetické teorie a ve své práci „O dynamické teorii plynů“ ( O dynamické teorii plynů , 1866) vybudoval obecnější teorii transportních procesů než dříve. V důsledku svých experimentů s měřením viskozity plynů se rozhodl opustit myšlenku molekul jako elastických kuliček. Ve své nové práci považoval molekuly za malá tělesa, která se navzájem odpuzují silou závislou na vzdálenosti mezi nimi (ze svých experimentů odvodil, že toto odpuzování je nepřímo úměrné páté mocnině vzdálenosti). Poté, co fenomenologicky zvážil viskozitu média na základě takového modelu molekul, který je pro výpočty nejjednodušší („Maxwellovské molekuly“), jako první zavedl koncept relaxační doby jako doby pro ustavení rovnováhy. Dále z jednotné pozice matematicky analyzoval procesy interakce dvou molekul stejného nebo různého typu, přičemž poprvé zavedl do teorie srážkový integrál, později zobecněný Ludwigem Boltzmannem . Po zvážení přenosových procesů určil hodnoty koeficientů difúze a tepelné vodivosti a spojil je s experimentálními daty. Přestože se některá Maxwellova tvrzení ukázala jako nesprávná (například zákony interakce molekul jsou složitější), obecný přístup, který vyvinul, se ukázal jako velmi plodný [78] . Zejména základy teorie viskoelasticity byly položeny na základě středního modelu známého jako „ Maxwellův materiál “ [79] . Ve stejné práci z roku 1866 podal novou derivaci rozložení rychlostí molekul, založenou na podmínce později nazývané princip podrobné rovnováhy [80] .

Maxwell věnoval velkou pozornost psaní svých monografií o kinetické teorii plynů a elektřině. V Glenlaru dokončil svou učebnici The Theory of Heat , která vyšla v roce 1871 a během autorova života byla několikrát přetištěna. Většina této knihy byla věnována fenomenologickému uvažování o tepelných jevech. Poslední kapitola obsahovala základní informace o molekulární kinetické teorii v kombinaci s Maxwellovými statistickými myšlenkami. Na stejném místě se vyslovil proti druhému termodynamickému zákonu ve formulaci Thomsona a Clausia, což vedlo k „tepelné smrti vesmíru “ . Nesouhlasil s tímto čistě mechanickým hlediskem a jako první si uvědomil statistickou povahu druhého zákona. Podle Maxwella může být narušena jednotlivými molekulami, ale zůstává v platnosti pro velké sbírky částic. Pro ilustraci tohoto bodu navrhl paradox známý jako „ Maxwellův démon “ (termín navrhl Thomson; Maxwell sám preferoval slovo „ventil“). Spočívá v tom, že nějaký řídicí systém („démon“) je schopen snížit entropii systému bez vynaložení práce [81] . Maxwellův démonský paradox byl vyřešen již ve 20. století v dílech Mariana Smoluchowského , který poukázal na roli fluktuací v samotném ovládacím prvku, a Lea Szilarda , který ukázal, že získávání informací o molekulách „démonem“ vede k nárůstu v entropii. Není tedy porušen druhý termodynamický zákon [82] .

Čtveřice

V roce 1868 Maxwell publikoval další článek o elektromagnetismu. O rok dříve byl důvod výrazně zjednodušit prezentaci výsledků práce. Přečetl si "Základní pojednání o čtveřicích" ( An elementární pojednání o čtveřicích ) od Petera Tata a rozhodl se použít kvaternionovou notaci na četné matematické vztahy své teorie, což umožnilo zkrátit a objasnit jejich notaci. Jedním z nejužitečnějších nástrojů byl hamiltonovský operátor nabla , jehož jméno navrhl William Robertson Smith, Maxwellův přítel, podle starověkého asyrského typu harfy s trojúhelníkovým hřbetem. Maxwell napsal vtipnou ódu na „Chief Nabla Player“ věnovanou Tet. Úspěch této básně zajistil upevnění nového termínu ve vědeckém použití [83] . Maxwell také vlastnil první záznam rovnic elektromagnetického pole v invariantní vektorové formě z hlediska hamiltonovského operátoru [84] . Za zmínku stojí, že za svůj pseudonym vděčí Tet , kterým podepisoval dopisy a básně. Faktem je, že ve svém „Pojednání o přírodní filozofii“ Thomson a Tet představili druhý termodynamický zákon ve formě . Protože se levá strana shoduje s iniciálami Maxwella, rozhodl se Maxwell pro svůj podpis použít pravou stranu [85] . Mezi další úspěchy Glenlarova období patří článek s názvem „On Governors“ ( On Governors , 1868), který analyzuje stabilitu odstředivého regulátoru metodami teorie malých oscilací [86] .

Cavendishova laboratoř (1871–1879)

Nabídka práce

V roce 1868 Maxwell odmítl přijmout post rektora University of St. Andrews , protože se nechtěl rozdělit s osamělým životem na panství. O tři roky později však po dlouhém váhání přesto přijal nabídku vést nově organizovanou fyzikální laboratoř na univerzitě v Cambridge a přijmout odpovídající místo profesora experimentální fyziky (předtím pozvání odmítli William Thomson a Hermann Helmholtz ). Laboratoř byla pojmenována po poustevnickém vědci Henry Cavendishovi , jehož prasynovec vévoda z Devonshire byl v té době kancléřem univerzity a financoval její výstavbu. Vznik první laboratoře v Cambridge odpovídal uvědomění si významu experimentálního výzkumu pro další pokrok vědy. 8. března 1871 byl jmenován Maxwell a okamžitě se ujal svých povinností. Založil práce na stavbě a vybavení laboratoře (zpočátku se používaly jeho osobní přístroje), přednášel experimentální fyziku (kurzy tepla, elektřiny a magnetismu). [87]

"Pojednání o elektřině a magnetismu"

V roce 1873 vyšlo Maxwellovo hlavní dvousvazkové dílo Pojednání o elektřině a magnetismu , obsahující informace o již existujících teoriích elektřiny, metodách měření a vlastnostech experimentálního zařízení, ale hlavní pozornost byla věnována výkladu elektromagnetismu z jediného , Faradayovy pozice. Prezentace materiálu byla přitom postavena i na úkor Maxwellových vlastních nápadů. Jak poznamenal Edmund Whittaker ,

Doktríny, které patřily výhradně Maxwellovi – existence posuvných proudů a elektromagnetických kmitů identických se světlem – nebyly prezentovány ani v prvním díle, ani v první polovině druhého dílu; a jejich popis byl sotva úplnější a pravděpodobně méně přitažlivý než ten, který uvedl ve svých prvních vědeckých spisech. [88]

„Pojednání“ obsahovalo základní rovnice elektromagnetického pole, nyní známé jako Maxwellovy rovnice . Byly však prezentovány v nepříliš vhodné formě (přes skalární a vektorové potenciály , navíc v kvaternionové notaci) a bylo jich poměrně hodně - dvanáct. Následně je Heinrich Hertz a Oliver Heaviside přepsali z hlediska vektorů elektrického a magnetického pole, což vedlo ke čtyřem rovnicím v moderní podobě [89] . Heaviside také poprvé zaznamenal symetrii Maxwellových rovnic [90] . Bezprostředním důsledkem těchto rovnic byla předpověď existence elektromagnetických vln, experimentálně objevená Hertzem v letech 1887-1888 [91] . Dalšími důležitými výsledky prezentovanými v Pojednání byl důkaz elektromagnetické povahy světla a předpověď vlivu tlaku světla (jako výsledek ponderomotorického působení elektromagnetických vln), objevené mnohem později ve slavných experimentech Petra Lebedeva . Na základě své teorie také Maxwell vysvětlil vliv magnetického pole na šíření světla ( Faradayův efekt ) [92] . Další důkaz správnosti Maxwellovy teorie – kvadratický vztah mezi optickými ( index lomu ) a elektrickými ( permitivita ) charakteristikami média – publikoval Ludwig Boltzmann krátce po vydání „Pojednání“ [89] .

Maxwellovo zásadní dílo přijala chladně většina osobností tehdejší vědy – Stokes, Airy, Thomson (teorii svého přítele označil za „kuriózní a originální, ale nepříliš logickou hypotézu“ [93] , a teprve po Lebeděvových experimentech byla tato přesvědčení poněkud otřesené), Helmholtz, který se neúspěšně pokusil sladit nové názory se starými teoriemi založenými na akcích na velké vzdálenosti. Taet považoval za hlavní úspěch „Pojednání“ pouze konečné odhalení dalekonosné akce [94] . Obzvláště těžko pochopitelný byl pojem posuvného proudu, který musí existovat i v nepřítomnosti hmoty, tedy v éteru [69] . Dokonce i Hertz, Helmholtzův student, se vyhýbal odkazu na Maxwella, jehož práce byla v Německu extrémně nepopulární, a napsal, že jeho experimenty na vytvoření elektromagnetických vln jsou „přesvědčivé bez ohledu na jakoukoli teorii“ [95] . Stylové zvláštnosti nepřispívaly k pochopení nových myšlenek - nedostatky v označeních a často zmatek v prezentaci, čehož si všimli například francouzští vědci Henri Poincaré a Pierre Duhem . Ten napsal: „Mysleli jsme, že vstupujeme do klidného a spořádaného domova deduktivní mysli, ale místo toho jsme se ocitli v nějaké továrně“ [96] . Historik fyziky Mario Gliozzi shrnul dojem, který Maxwellovo dílo zanechalo, takto:

Maxwell své teorie buduje krok za krokem pomocí „chytrosti prstů“, jak trefně řekl Poincare, s odkazem na ony logické úseky, které si někdy vědci dovolí při formulování nových teorií. Když Maxwell v průběhu své analytické konstrukce narazí na zjevný rozpor, neváhá jej překonat pomocí odrazujících svobod. Nic ho například nestojí vyloučení člena, nahrazení nevhodného znaku výrazu reverzem, změna významu písmene. Na ty, kteří obdivovali neomylnou logiku Ampérovy elektrodynamiky, musela Maxwellova teorie působit nepříjemným dojmem. [97]

Jen několik vědců, většinou mladých, se vážně zajímalo o Maxwellovu teorii: Arthur Schuster , který jako první přednesl přednáškový kurz založený na Pojednání v Manchesteru ; Oliver Lodge , který se rozhodl detekovat elektromagnetické vlny; George Fitzgerald , který se neúspěšně pokusil přesvědčit Thomsona (v té době již lorda Kelvina) o platnosti Maxwellových myšlenek; Ludwig Boltzmann; Ruští vědci Nikolaj Umov a Alexander Stoletov [94] . Slavný nizozemský fyzik Hendrik Anton Lorentz , jeden z prvních, kdo použil Maxwellovu teorii ve své práci, napsal o mnoho let později:  

„Pojednání o elektřině a magnetismu“ na mě udělalo možná jeden z nejsilnějších dojmů v mém životě: interpretace světla jako elektromagnetického jevu ve své smělosti předčila vše, co jsem doposud znal. Maxwellova kniha ale nebyla jednoduchá! [98]

Cavendishovo dědictví. Popularizace vědy

16. června 1874 se konalo slavnostní otevření třípatrové budovy Cavendishovy laboratoře . Téhož dne dal vévoda z Devonshiru Maxwellovi dvacet balíčků rukopisů od Henryho Cavendishe . Následujících pět let Maxwell pracoval na odkazu tohoto samotářského vědce, který, jak se ukázalo, učinil řadu vynikajících objevů: změřil kapacity a dielektrické konstanty řady látek, určil odpor elektrolytů a předpokládal objev Ohmova zákona , založil zákon vzájemného ovlivňování nábojů (známý jako Coulombův zákon ). Maxwell pečlivě studoval rysy a podmínky Cavendishových experimentů, mnohé z nich byly reprodukovány v laboratoři. V říjnu 1879 byla pod jeho redakcí vydána dvousvazková sebraná díla The Electrical Researches of the Honorable Henry Cavendish . [99] [100]

V 70. letech 19. století se Maxwell stal aktivním v popularizaci vědy . Napsal několik článků pro Encyclopedia Britannica ("Atom", "Přitažlivost", "Ether" a další). Ve stejném roce 1873, kdy vyšlo „Pojednání o elektřině a magnetismu“, vyšla útlá kniha „Hmota a pohyb“. Až do posledních dnů svého života pracoval na knize „Elektřina v elementární prezentaci“, vydané v roce 1881 . Ve svých populárních spisech si dovolil volněji vyjadřovat své myšlenky, názory na atomovou a molekulární strukturu těles (a dokonce i éteru ) a roli statistických přístupů, podělit se se čtenáři o své pochybnosti (např. o nedělitelnosti atomů nebo nekonečnost světa) [101] [ 102] . Je třeba říci, že samotná myšlenka atomu nebyla v té době v žádném případě považována za nezpochybnitelnou. Maxwell, zastánce myšlenek atomismu, identifikoval řadu problémů, které byly v té době neřešitelné: co je molekula a jak ji tvoří atomy? jaká je povaha meziatomových sil? jak porozumět identitě a neměnnosti všech atomů nebo molekul dané látky, jak vyplývá ze spektroskopie ? Odpovědi na tyto otázky byly dány až po nástupu kvantové teorie [103] .

Nedávné práce v termodynamice a molekulární fyzice

V Cambridge Maxwell pokračoval ve vývoji specifických otázek v molekulární fyzice . V roce 1873 na základě údajů z děl Johanna Loschmidta vypočítal velikosti a hmotnosti molekul řady plynů, určil hodnotu Loschmidtovy konstanty . Jako výsledek diskuse o rovnováze vertikálního plynového sloupce podal jednoduché odvození zobecněného rozložení molekul v potenciálním silovém poli, které dříve získal Boltzmann ( Maxwell-Boltzmannovo rozdělení ). V roce 1875 , poté, co se objevila práce Jana Diederika van der Waals , dokázal, že na přechodové křivce mezi plynným a kapalným skupenstvím přímka odpovídající přechodové oblasti omezuje stejné oblasti ( Maxwellovo pravidlo ). [104]

V posledních letech věnoval Maxwell velkou pozornost práci Willarda Gibbse , který vyvinul geometrické metody pro aplikace v termodynamice . Tyto metody převzal Maxwell při přípravě dotisků The Theory of Heat a byly všemožně propagovány v článcích a projevech. Na jejich základě podal správný výklad pojmu entropie (a dokonce přistoupil k jeho interpretaci jako vlastnosti závislé na znalostech o systému) a obdržel čtyři termodynamické vztahy (tzv. Maxwellovy vztahy ). Vytvořil několik modelů termodynamických povrchů, z nichž jeden poslal Gibbsovi. [105]

V roce 1879 byly publikovány poslední dva Maxwellovy články o molekulární fyzice. V prvním z nich byly dány základy teorie nehomogenních zředěných plynů. Interakce plynu s povrchem pevného tělesa uvažoval také v souvislosti s tepelným účinkem světla v radiometru , který vynalezl William Crookes (původně se předpokládalo, že toto zařízení měří tlak světla) [106] [107] . Ve druhém článku, O Boltzmannově teorému o průměrné distribuci energie v systému hmotných bodů , zavedl Maxwell termíny „fáze systému“ (pro soubor souřadnic a hybnosti), které se dodnes používají. a „ stupeň volnosti “. molekuly “, ve skutečnosti uvedl ergodickou hypotézu pro mechanické systémy s konstantní energií, uvažovanou o distribuci plynu působením odstředivých sil , to znamená, že položil základy teorie odstřeďování . Tato práce se stala důležitým krokem k vytvoření statistické mechaniky, která byla následně rozvinuta v dílech Gibbse [108] .

Poslední roky života

V Cambridge vykonával Maxwell různé administrativní povinnosti, byl členem rady univerzitního senátu, byl členem komise pro reformu matematické zkoušky a jedním z organizátorů nové, přírodovědné zkoušky, byl zvolen prezidentem Cambridge Philosophical Society (1876-1877). V této době se objevili jeho první studenti - George Crystal ( angl.  George Chrystal ), Richard Glazebrook (Maxwell s ním studoval šíření vln v biaxiálních krystalech), Arthur Schuster, Ambrose Fleming , John Henry Poynting . Maxwell zpravidla ponechal volbu tématu výzkumu na uvážení studentů, ale v případě potřeby byl připraven poskytnout užitečné rady [109] . Zaměstnanci si všímali jeho jednoduchosti, zaměření na výzkum, schopnosti proniknout hluboko do podstaty problému, nadhledu, náchylnosti ke kritice, nedostatku touhy po slávě, ale zároveň schopnosti vytříbeného sarkasmu [110] .

Nemoc a smrt

První příznaky nemoci se objevily u Maxwella na začátku roku 1877 . Postupně se mu ztížilo dýchání, bylo obtížné polykat jídlo, objevila se bolest. Na jaře 1879 s obtížemi přednášel a rychle se unavil. V červnu se vrátil do Glenlare se svou ženou, jeho stav se neustále zhoršoval. Lékaři stanovili diagnózu - rakovina dutiny břišní . Začátkem října se konečně oslabený Maxwell vrátil do Cambridge pod péči slavného lékaře Jamese Pageta . Brzy, 5. listopadu 1879 , vědec zemřel. Rakev s tělem Maxwella byla převezena na jeho panství, byl pohřben vedle svých rodičů na malém hřbitově ve vesnici Parton ( Parton ) [111] .

Význam Maxwellova díla v dějinách vědy

Přestože Maxwellův přínos k rozvoji fyziky (zejména elektrodynamiky) nebyl za jeho života náležitě doceněn, v pozdějších letech rostlo povědomí o skutečném místě jeho působení v dějinách vědy. Mnoho významných vědců to poznamenalo ve svých hodnoceních. Max Planck tedy upozornil na univerzalismus Maxwella jako vědce:

Maxwellovy velké myšlenky nebyly náhodné: přirozeně vycházely z bohatství jeho génia; Nejlépe to dokazuje skutečnost, že byl průkopníkem v nejrozmanitějších oborech fyziky a ve všech jejích oborech byl odborníkem a učitelem. [112]

Podle Plancka je však vrcholem jeho práce Maxwellova práce o elektromagnetismu :

... v nauce o elektřině se před námi zjevuje jeho génius ve své plné kráse. Právě v této oblasti měl Maxwell po mnoha letech klidné badatelské práce takový úspěch, že jej musíme zařadit mezi nejúžasnější činy lidského ducha. Podařilo se mu oklamat z přírody, pouze v důsledku čistého myšlení, taková tajemství, která se až o celou generaci později a jen částečně podařilo ukázat ve vtipných a pracných pokusech. [113]

Jak poznamenal Rudolf Peierls , Maxwellova práce na teorii elektromagnetického pole přispěla k přijetí myšlenky pole jako takového, která našla široké uplatnění ve fyzice 20. století:

Je dobře, že po zvládnutí Maxwellových myšlenek si fyzici zvykli na vnímání jako hlavní fyzikální fakt tvrzení, že v určitém bodě prostoru existuje určité pole určitého druhu, protože po dlouhou dobu bylo nemožné být omezen na elektromagnetické pole. Ve fyzice se objevilo mnoho dalších oborů a samozřejmě je nechceme a nečekáme vysvětlovat prostřednictvím modelů různých typů. [114]

Na důležitost konceptu pole v Maxwellově práci poukázala jejich populární kniha The Evolution of Physics od Alberta Einsteina a Leopolda Infelda :

Formulace těchto rovnic [tj. Maxwellových rovnic] je nejdůležitějším vývojem od Newtona, nejen kvůli hodnotě jejich obsahu, ale také proto, že poskytují model pro nový typ zákona. Charakteristický rys Maxwellových rovnic, který se objevuje i ve všech ostatních rovnicích moderní fyziky, lze vyjádřit jednou větou: Maxwellovy rovnice jsou zákony vyjadřující strukturu pole ... Teoretický objev elektromagnetické vlny šířící se rychlostí světlo je jedním z největších úspěchů v historii vědy. [115]

Einstein také rozpoznal, že „teorie relativity vděčí za svůj původ Maxwellovým rovnicím pro elektromagnetické pole“ [116] . Také stojí za zmínku, že Maxwellova teorie byla první měřidlo-invariantní teorie. Dal podnět k dalšímu rozvoji principu kalibrační symetrie, který je základem moderního standardního modelu [117] . Konečně si zaslouží zmínku četné praktické aplikace Maxwellovy elektrodynamiky doplněné o koncept Maxwellova tenzoru napětí . Jedná se o výpočet a tvorbu průmyslových instalací, využití rádiových vln a moderní numerickou simulaci elektromagnetického pole ve složitých systémech [118] .

Niels Bohr ve svém projevu na oslavě Maxwellova stého výročí poukázal na to, že rozvoj kvantové teorie v žádném případě nesnižuje význam úspěchů britského vědce:

Rozvoj atomové teorie, jak známo, nás brzy zavedl za hranice přímé a důsledné aplikace Maxwellovy teorie. Musím však zdůraznit, že právě možnost analyzovat jevy záření díky elektromagnetické teorii světla vedla k rozpoznání v podstatě nových rysů v přírodních zákonech... A přesto v této situaci byla Maxwellova teorie i nadále vůdčí teorie ... Nemělo by se zapomínat, že pouze klasické představy o hmotných částicích a elektromagnetickém vlnění mají jednoznačné pole působnosti, kdežto pojmy foton a elektronové vlny jej nemají... Skutečně si musíme uvědomit že jednoznačná interpretace každého měření musí být v podstatě vyjádřena v termínech klasických teorií, a můžeme říci, že v tomto smyslu jazyk Newtona a Maxwella zůstane jazykem fyziků navždy. [119]

V době své smrti byl Maxwell známý především svými příspěvky k teorii molekulární kinetiky, v jejímž vývoji byl uznávaným vůdcem [120] . Velký význam v rozvoji vědy, kromě mnoha konkrétních výsledků v této oblasti, měl Maxwellův rozvoj statistických metod, které nakonec vedly k rozvoji statistické mechaniky. Samotný termín „ statistická mechanika “ zavedl Maxwell v roce 1878 [121] . Názorným příkladem pochopení důležitosti takového přístupu je statistická interpretace druhého termodynamického zákona a paradoxu „Maxwellova démona“, který ovlivnil formulaci teorie informace již ve 20. století [122] [123] . Maxwellovy metody v teorii transportních procesů také našly plodný rozvoj a uplatnění v moderní fyzice v dílech Paula Langevina , Sidneyho Chapmana , Davida Enskoga , Johna Lennarda -Jonese a dalších [124 ] . 

Maxwellova práce na teorii barev položila základ metodám pro přesnou kvantifikaci barev vyplývajících z míchání. Tyto výsledky byly použity Mezinárodní komisí pro osvětlení při vývoji barevných grafů, přičemž vzala v úvahu jak spektrální charakteristiky barev, tak jejich úroveň sytosti [125] . Maxwellovy rozbory stability Saturnových prstenců a jeho práce na kinetické teorii pokračují nejen v moderních přístupech k popisu strukturních rysů prstenců, z nichž mnohé nebyly dosud vysvětleny, ale také v popisu podobných astrofyzikálních struktur (například akrece disky) [126] . Maxwellovy myšlenky o stabilitě částicových systémů navíc našly uplatnění a vývoj ve zcela odlišných oblastech - analýza dynamiky vlnění a nabitých částic v prstencových urychlovačích , plazmatu , nelineárních optických prostředích a tak dále (systémy rovnic Vlasov - Maxwell , Schrödinger - Maxwell, Wigner - Maxwell ) [127] .

Jako závěrečné hodnocení Maxwellova přínosu pro vědu je vhodné citovat slova lorda Rayleigha (1890):

Není pochyb o tom, že pozdější generace budou považovat za nejvyšší úspěch v této oblasti [tedy v oblasti elektromagnetismu] jeho elektromagnetickou teorii světla, díky níž se optika stává odvětvím elektřiny. …jen o něco méně důležité, ne-li méně důležité než jeho práce o elektřině, bylo Maxwellovo zapojení do vývoje dynamické teorie plynů… [124]

Ocenění

Paměť

  • Maxwellovo jméno je jednotka magnetického toku v systému CGS . Maxwellův můstek je variantou Wheatstoneova můstku pro měření indukčnosti. Maxwellova cívka je indukční cívka s konstantním magnetickým polem velké síly.
  • Ocenění a fondy . Protože Maxwell neměl žádné děti, jeho žena Catherine Mary, umírající, odkázala téměř celý majetek Cavendish Laboratory. Tyto peníze byly použity na založení Maxwellova stipendia pro nejlepší postgraduální studenty, které svého času obdrželo mnoho slavných vědců, včetně Pyotra Kapitsy [128] . V roce 1961 Britský institut fyziky ustanovil Maxwellovu medaili a pro mladé vědce za vynikající příspěvky k teoretické, matematické nebo výpočetní fyzice [129] . PostMaxwellian profesora a studentské společnosti pojmenované po Maxwellovi byly založeny na University of London . V roce 1977 byla založena Maxwellova nadace ( James Clerk Maxwell Foundation ), která ve své vlasti pořádá konference pro fyziky, matematiky a inženýry [130] . IEEE Maxwell Award , James Clerk Maxwell Prize in Plasma Physics [ , Maxwell Lecture jsou pojmenovány po Maxwellovi.
  • Sochy . V říjnu 1931 byly ve Westminsterském opatství odhaleny pamětní desky na počest Michaela Faradaye a Jamese Clerka Maxwella . Na památku stého výročí Maxwellova jmenování profesorem na Marischal College byla v umělecké galerii Univerzity v Aberdeenu vztyčena busta vědce (sochař Charles d'Orville Pilkington Jackson) [132] . Dne 25. listopadu 2008 byla na George Street v Edinburghu odhalena bronzová socha Maxwella od známého skotského sochaře Alexandra Stoddarta [133] .
  • Astronomické objekty : impaktní kráter na odvrácené straně Měsíce; největší pohoří na planetě Venuše; Maxwellova mezera v prstencích Saturnu ; Největší submilimetrový dalekohled je James Clerk Maxwell Telescope na Havaji .
  • Budovy : budova na University of Edinburgh ( Eng.  James Clerk Maxwell Building ), kde sídlí katedry fyziky, matematiky a meteorologie; budova v kampusu Waterloo Kings College London ( Eng.  James Clerk Maxwell Building ); hlavní budovu Salfordské univerzity a její koncertní síň ( anglicky:  Maxwell Building and Maxwell Hall ). V roce 2006 bylo naEdinburghské akademii otevřeno centrum Jamese Clerka Maxwella . 
  • Ulice : jedna z ulic poblíž Cavendish Laboratory ( James Clerk Maxwell Road ); ulice v Kincourtu , předměstí Aberdeenu ( Clerk Maxwell Crescent ).
  • V roce 2002 se Maxwell umístil na 91. místě v anketě rádia BBC „ 100 Greatest Britons “ a v roce 2006 byly jeho úspěchy zařazeny na 4. místo ve veřejném hlasování BBC Scotland , aby se určilo deset nejvýznačnějších událostí ve skotské historii [134] (za zmínku stojí že se o něm expertní historici pozvaní kanálem vůbec nezmínili [135] ). Podle průzkumu provedeného Skotskou národní knihovnou v letech 2005-2006 byl Maxwell uznáván jako nejpopulárnější skotský vědec [136] . V roce 2006 bylo 175. výročí Maxwellova narození široce oslavováno ve Skotsku a jinde po celém světě [134] .
  • Architektura videoprocesoru Nvidia z roku 2014 , mikroarchitektura Maxwell , je pojmenována po Maxwellovi .
  • V Rusku centrum Sirius každoročně pořádá fyzikální olympiádu J. K. Maxwella, obdobu celoruské olympiády pro žáky ve fyzice pro ročníky 7-8 [137] .

Hlavní díla

Originály

Překlady do ruštiny

Poznámky

  1. ↑ 1 2 různí autoři Encyklopedický slovník / ed. I. E. Andrejevskij , K. K. Arseniev , F. F. Petruševskij - Petrohrad. : Brockhaus - Efron , 1907.
  2. ↑ 1 2 Archiv historie matematiky MacTutor
  3. ↑ 1 2 James Clerk Maxwell // Luminous-Lint  (anglicky) - 2005.
  4. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell . - M . : Mladá garda, 1974. - S. 10-13.
  5. ↑ MS Longair. Maxwell a věda o barvě  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, č. 1871 . - S. 1688-1689. V roce 1861 vytvořil Maxwell vylepšenou verzi tohoto zařízení, která je uložena v Cavendishově laboratoři.
  6. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 13-16, 20-26, 32.
  7. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 46-51, 55.
  8. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 57, 62-68, 70-71.
  9. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell  // J.K. Maxwell. Články a projevy. - M .: Nauka, 1968. - S. 342-343 .
  10. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 72-73, 76, 79-82.
  11. ↑ 1 2 V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 37, 85, 87-92.
  12. ↑ W. Niven. [djvuru.512.com1.ru:8073/WWW/5b57e557c16e1bd749f187007168c360.djvu Život a vědecké dílo J.K. Maxwella] // J.K. Maxwell. Hmota a pohyb. - M.-Iževsk: RHD, 2001. - S. 17-18 .
  13. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 82-83.
  14. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 83-84.
  15. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 94.
  16. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 102-105.
  17. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 105-108, 112-113.
  18. ↑ E. I. Pogrebysskaya. Teorie barev v Maxwellově výzkumu  // J.K. Maxwell. Články a projevy. - M .: Nauka, 1968. - S. 387-391 .
  19. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 113-118.
  20. ↑ MS Longair. Maxwell a věda o barvách. - S. 1692-1693.
  21. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 119-120.
  22. ↑ M. Gliozzi. Dějiny fyziky . - M .: Mir, 1970. - S. 283.
  23. ↑ R. E. Peierls . Teorie pole od dob Maxwella  // J.K. Maxwell. Články a projevy. - M .: Nauka, 1968. - S. 270 .
  24. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 123-124.
  25. ↑ E. Whittaker . [djvuru.512.com1.ru:8073/WWW/57810bfb7c52224b4087ddb539388b00.djvu Historie teorie éteru a elektřiny]. - M. - Iževsk: RHD, 2001. - S. 288-289.
  26. ↑ E. Whittaker . Historie teorie éteru a elektřiny. - S. 290-292.
  27. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 127-129, 137-138.
  28. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 353 .
  29. ↑ I. S. Shapiro . K historii objevu Maxwellových rovnic  // UFN . - 1972. - T. 108 , čís. 10 . - S. 328, 331-332 .
  30. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 130, 133-136, 139-140, 142-146.
  31. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 154, 158-160.
  32. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 347 . Jeho třída však patřila k nejnavštěvovanějším, viz: JS Reid. James Clerk Maxwell's Scottish chair  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, č. 1871 . — S. 1677.
  33. ↑ J.S. Reid. Skotská židle Jamese Clerka Maxwella. — S. 1672.
  34. ↑ J.S. Reid. Skotská židle Jamese Clerka Maxwella. — S. 1676.
  35. ↑ E. Whittaker. Historie teorie éteru a elektřiny. - S. 294.
  36. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 174, 177-178.
  37. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 175.
  38. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 155, 161-164.
  39. ↑ W. Niven. Život a vědecká činnost J. K. Maxwella. - S. 34-35 .
  40. ↑ E. Garberová. Velké i malé předměty: Maxwell na Saturnových prstencích a kinetická teorie  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, č. 1871 . - S. 1698, 1700-1701.
  41. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 146, 165-167, 179-180.
  42. ↑ G.I. Ogilvie. James Clerk Maxwell a dynamika astrofyzikálních disků  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, č. 1871 . — S. 1710.
  43. ↑ R. Fedele. Od Maxwellovy teorie Saturnových prstenců k negativní nestabilitě hmoty  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, č. 1871 . — S. 1718.
  44. ↑ N. N. Gorkavy , A. M. Fridman . Fyzika planetárních prstenců  // UFN . - 1990. - T. 160 , čís. 2 . - S. 169-170 .
  45. ↑ M. A. Eljaševič , T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod  // UFN . - 1981. - T. 135 , čís. 11 . - S. 383-386 . Přehled tvorby Maxwellových předchůdců viz také článek W. I. Frankfurt. Role Maxwella ve vývoji kinetické teorie plynů  // J.K. Maxwell. Články a projevy. - M .: Nauka, 1968. - S. 369-371 .
  46. ↑ 1 2 M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 387-390, 405-406 .
  47. ↑ S. J. Štětec. Vývoj kinetické teorie plynů (Maxwell)  // J.K. Maxwell. Články a projevy. - M .: Nauka, 1968. - S. 288-293 .
  48. ↑ U. I. Frankfurt. Role Maxwella ve vývoji kinetické teorie plynů. - S. 371-372 .
  49. ↑ M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 390-391 .
  50. ↑ J.S. Reid. Skotská židle Jamese Clerka Maxwella. - S. 1667-1668.
  51. ↑ J.S. Reid. Skotská židle Jamese Clerka Maxwella. - S. 1677-1678.
  52. ↑ J.S. Reid. Skotská židle Jamese Clerka Maxwella. - S. 1679-1681.
  53. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 180-181.
  54. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 183, 186-190.
  55. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 224.
  56. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 350 .
  57. ↑ W. Niven. Život a vědecká činnost J. K. Maxwella. - S. 36-37 .
  58. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 192-195.
  59. ↑ E. I. Pogrebysskaya. Teorie barev v Maxwellově výzkumu. - S. 391 .
  60. ↑ R. M. Evans. Barevná fotografie Maxwella  // J.K. Maxwell. Články a projevy. - M .: Nauka, 1968. - S. 318-327 .
  61. ↑ E. Whittaker. Historie teorie éteru a elektřiny. - S. 295-299.
  62. ↑ 1 2 V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 213-219.
  63. ↑ I. S. Shapiro. K historii objevu Maxwellových rovnic. - S. 330 .
  64. ↑ A. M. Bork. Maxwell, posuvný proud a symetrie  // J.K. Maxwell. Články a projevy. - M .: Nauka, 1968. - S. 315 .
  65. ↑ E. Whittaker. Historie teorie éteru a elektřiny. - S. 300-303.
  66. ↑ J. K. Maxwell. [djvuru.512.com1.ru:8073/WWW/6a17bfdfbd80f7397c14d9ef1fb142dd.djvu Vybrané práce z teorie elektromagnetického pole]. - M. : GITTL, 1952. - S. 175.
  67. ↑ W. I. Frankfurt, M. G. Schraer. Některé poznámky k Maxwellově elektrodynamice  // J.K. Maxwell. Články a projevy. - M .: Nauka, 1968. - S. 380 .
  68. ↑ J. K. Maxwell. Vybrané práce z teorie elektromagnetického pole. - S. 300.
  69. ↑ 1 2 E. Whittaker. Historie teorie éteru a elektřiny. - S. 304-307.
  70. ↑ I. S. Shapiro. K historii objevu Maxwellových rovnic. - S. 331 . Stojí za zmínku, že první pokusy o uvažování o šíření elektrické interakce konečnou rychlostí učinili Carl Friedrich Gauss (1845) a jeho žák Bernhard Riemann (1853), viz E. Whittaker. Historie teorie éteru a elektřiny. - S. 287-288.
  71. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 226-231.
  72. ↑ E. Whittaker. Historie teorie éteru a elektřiny. - S. 309-310.
  73. ↑ M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 392-393 .
  74. ↑ S. J. Štětec. Vývoj kinetické teorie plynů (Maxwell). - S. 294 .
  75. ↑ 1 2 V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 232-237.
  76. ↑ E. Whittaker. Historie teorie éteru a elektřiny. - S. 312-315.
  77. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 245.
  78. ↑ M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 394-398 .
  79. ↑ G.I. Ogilvie. James Clerk Maxwell a dynamika astrofyzikálních disků. — S. 1713.
  80. ↑ M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 407-408 .
  81. ↑ M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 399, 411-412 .
  82. ↑ R. P. Poplavský. Maxwellův démon a vztahy mezi informací a entropií  // Phys . - 1979. - T. 128 , čís. 5 . - S. 166-167 .
  83. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 243-244, 250.
  84. ↑ M. L. Levin, M. A. Miller . Maxwellovo "Pojednání o elektřině a magnetismu"  // UFN . - 1981. - T. 135 , čís. 11 . - S. 433 .
  85. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 246.
  86. ↑ James Clerk Maxwell // A. N. Bogolyubov. Matematika a mechanika: Biografický průvodce. - Kyjev: Naukova Dumka, 1983. - S. 306 .
  87. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 252-260.
  88. ↑ E. Whittaker. Historie teorie éteru a elektřiny. - S. 322.
  89. ↑ 1 2 V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 265-271.
  90. ↑ A. M. Bork. Maxwell, posuvný proud a symetrie. - S. 311-313 .
  91. ↑ M. Gliozzi. Historie fyziky. - S. 288.
  92. ↑ E. Whittaker. Historie teorie éteru a elektřiny. - S. 326-329.
  93. ↑ E. Whittaker. Historie teorie éteru a elektřiny. - S. 317-318.
  94. ↑ 1 2 V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 272-279.
  95. ↑ I. S. Shapiro. K historii objevu Maxwellových rovnic. - S. 324 .
  96. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 276.
  97. ↑ M. Gliozzi. Historie fyziky. - S. 286.
  98. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 279.
  99. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 280, 290-298.
  100. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 363-364 .
  101. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 283-284, 323.
  102. ↑ U. I. Frankfurt. Role Maxwella ve vývoji kinetické teorie plynů. - S. 375-376 .
  103. ↑ C. Coulson. Meziatomové síly — od Maxwella po Schrödingera  // UFN . - 1963. - T. 81 , čís. 11 . - S. 545-556 .
  104. ↑ M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 400-401, 409-410 .
  105. ↑ M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 401-402 .
  106. ↑ M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 402-403 .
  107. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 300-301, 309-314.
  108. ↑ M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 404, 413-416 .
  109. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 286, 302-307.
  110. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 361-362 .
  111. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 319-320, 323-326.
  112. ↑ M. Plank . James Clerk Maxwell a jeho význam pro teoretickou fyziku v Německu  // J.K. Maxwell. Články a projevy. - M .: Nauka, 1968. - S. 232 .
  113. ↑ M. Plank. James Clerk Maxwell a jeho význam pro teoretickou fyziku v Německu. - S. 237-238 .
  114. ↑ R. E. Peierls. Teorie pole od Maxwella. - S. 277 .
  115. ↑ A. Einstein , L. Infeld . Evoluce fyziky // A. Einstein. Sborník vědeckých prací. - M .: Nauka, 1967. - T. 4 . - S. 446,450 .
  116. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 367 . Viz také stručný historický přehled G. Halla. Maxwellova elektromagnetická teorie a speciální teorie relativity  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, č. 1871 . - S. 1849-1860.
  117. ↑ JD Jackson, LB Okun . Historické kořeny invariance měřidla  // Recenze moderní fyziky . - 2001. - Sv. 73. - S. 663-680.
  118. ↑ D.A. Lowther, E.M. Freeman. Aplikace výzkumné práce Jamese Clerka Maxwella v elektromagnetice na průmyslové frekvenční problémy  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, č. 1871 . - S. 1807-1820.
  119. ↑ N. Bor . Maxwell a moderní teoretická fyzika  // J.K. Maxwell. Články a projevy. - M .: Nauka, 1968. - S. 249-251 .
  120. ↑ E. Garberová. Velké i malé předměty: Maxwell na Saturnových prstencích a kinetická teorie. — S. 1697.
  121. ↑ James Clerk Maxwell  // Yu. A. Khramov . Fyzici: Biografický průvodce. - M .: Nauka, 1983. - S. 175-176 .
  122. ↑ M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 417 .
  123. ↑ K. Maruyama, F. Nori, V. Vedral. The Physics of Maxwell's démon and information  // Reviews of Modern Physics . - 2009. - Sv. 81, č. 1 . - S. 1-23.
  124. ↑ 1 2 M. A. Eljaševič, T. S. Protko. Maxwellův příspěvek k rozvoji molekulární fyziky a statistických metod. - S. 418-419 .
  125. ↑ MS Longair. Maxwell a věda o barvách. — S. 1693.
  126. ↑ Viz G.I. Ogilvie. James Clerk Maxwell a dynamika astrofyzikálních disků. - S. 1707-1715.
  127. ↑ Viz R. Fedele. Od Maxwellovy teorie Saturnových prstenců k negativní nestabilitě hmoty. - S. 1717-1733.
  128. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 288-289.
  129. ↑ Maxwellova medaile a  cena . Ústav fyziky. Získáno 8. srpna 2010. Archivováno z originálu 18. srpna 2011.
  130. ↑ Nadace Jamese Clerka Maxwella  . Získáno 8. srpna 2010. Archivováno z originálu 18. srpna 2011.
  131. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 326.
  132. ↑ JS Reid, CH-T Wang, J. Michael T. Thompson. James Clerk Maxwell 150 years on  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, č. 1871 . — S. 1653.
  133. ↑ Projekt sochy Jamese Clerka Maxwella  . Královská společnost v Edinburghu. Získáno 8. srpna 2010. Archivováno z originálu dne 6. července 2008.
  134. ↑ 1 2 Maxwell Rok 2006  . Získáno 8. srpna 2010. Archivováno z originálu 18. srpna 2011.
  135. ↑ JS Reid, CH-T Wang, J. Michael T. Thompson. James Clerk Maxwell po 150 letech. — S. 1652.
  136. ↑ O skotské vědecké síni  slávy . Národní knihovna Skotska. Získáno 8. srpna 2011. Archivováno z originálu dne 18. srpna 2011.
  137. ↑ Olympiáda. J. K. Maxwell . Staženo 24. ledna 2020. Archivováno z originálu 18. prosince 2019.

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Tematické stránky
Slovníky a encyklopedie
Genealogie a nekropole